DE112012004529B4 - Device for monitoring a wind turbine blade and method therefor - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts, das die folgenden Schritte umfasst:Umwandeln einer Belastung des Windturbinenblattes einer Windturbine, die zumindest das Windturbinenblatt umfasst, in ein Moment;Erzeugen eines Referenzwerts basierend auf Designinformation des Windturbinenblattes und statistischer Information des Moments; undVergleichen des Moments mit dem Referenzwert und Bestimmen eines Zustands des Windturbinenblattes zum Ermöglichen eines effizienten Managements und einer effizienten Wartung des Windturbinenblattes, wobei das Erzeugen des Referenzwerts umfasst:Berechnen eines ersten Referenzwerts basierend auf Designinformation des Windturbinenblattes;Berechnen eines zweiten Referenzwerts basierend auf statistischer Information des Moments; undKombinieren des ersten Referenzwerts und des zweiten Referenzwerts, um den Referenzwert zu erzeugen; und wobei das Berechnen des zweiten Referenzwertes umfasst:Vergleichen einer Leistung der Windturbine mit seiner Nennleistung, wobei die Belastung Daten sind, die an einer Druckseite oder einer Saugseite des Windturbinenblattes gemessen wurden.A method of monitoring a wind turbine blade, comprising the steps of: converting a load on the wind turbine blade of a wind turbine, including at least the wind turbine blade, to a moment; generating a reference value based on design information of the wind turbine blade and statistical information on the moment; andcomparing the torque with the reference value and determining a state of the wind turbine blade to enable efficient management and maintenance of the wind turbine blade, wherein generating the reference value comprises: calculating a first reference value based on design information of the wind turbine blade; calculating a second reference value based on statistical information of the Moments; andcombining the first reference value and the second reference value to produce the reference value; and wherein calculating the second reference value comprises: comparing a power of the wind turbine with its nominal power, the load being data measured on a pressure side or a suction side of the wind turbine blade.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts und genauer gesagt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts mit der Fähigkeit, einen Referenzwert, der eine Referenz der Blattzustandsbestimmung ist, gemäß Blattdesigninformation und statistischer Information des Moments zu erzeugen und die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung sicherzustellen.The present invention relates to an apparatus and method for monitoring a wind turbine blade, and more particularly, to an apparatus and method for monitoring a wind turbine blade capable of generating a reference value, which is a reference of the blade condition determination, in accordance with blade design information and statistical information of the moment, and the like Ensure reliability of sheet condition determination.

Hintergrund der TechnikTechnology Background

Im Allgemeinen ist ein Windenergieerzeugungssystem ein System zum Drehen eines Blattes unter Verwendung von aerodynamischen Eigenschaften der in einer Luftströmung enthaltenen kinetischen Energie, um sie in mechanische Energie umzuwandeln, und zum Drehen eines Generators unter Verwendung der mechanischen Energie, um elektrische Energie zu erhalten.In general, a wind power generation system is a system for rotating a blade using aerodynamic properties of the kinetic energy contained in an air stream to convert it to mechanical energy and rotating a generator using the mechanical energy to obtain electrical energy.

Ein derartiges Windenergieerzeugungssystem wird als ein horizontaler Typ und ein vertikaler Typ gemäß einer Richtung einer rotierenden Welle in Bezug auf den Boden klassifiziert und wird durch einen Rotor, der ein Blatt und eine Nabe aufweist, ein Getriebe, das konfiguriert ist, um eine Rotationsgeschwindigkeit zu erhöhen, um einen Generator anzutreiben, wobei der Generator konfiguriert ist, um Elektrizität zu erzeugen, ein Kühl/Heiz-System, das konfiguriert ist, um eine Betriebstemperatur jeder der Komponenten geeignet einzustellen, und ein Leistungswandlersystem, das konfiguriert ist, um Leistung zu steuern, gebildet.Such a wind power generation system is classified as a horizontal type and a vertical type according to a direction of a rotating shaft with respect to the ground, and is a gear configured to increase a rotation speed by a rotor having a blade and a hub to drive a generator, the generator configured to generate electricity, a cooling / heating system configured to appropriately set an operating temperature of each of the components, and a power converter system configured to control power, educated.

Dabei wird, wenn das Blatt defekt ist, eine Stillstandszeit erhöht, und Austauschkosten werden ebenfalls in großem Maße verbraucht. Insbesondere tritt bei einem Offshore-Windenergieerzeugungssystem häufig eine Kontaminierung des Blattes aufgrund von Salz, Stäuben oder dergleichen auf. Demgemäß sollte ein Zustand des Blattes in Echtzeit überwacht werden.Thereby, if the sheet is defective, a downtime is increased, and replacement costs are also largely consumed. In particular, blade contamination due to salt, dust, or the like often occurs in an offshore wind power generation system. Accordingly, a condition of the sheet should be monitored in real time.

Demgemäß kann, obwohl ein Sensor an dem Blatt installiert ist, um bei der Überwachung des Blattes verwendet zu werden, da stationäre Zustände und nicht-stationäre Zustände bei der Windenergieerzeugung im Gegensatz zu einer anderen Energieerzeugung unverzüglich wiederholt werden, eine wirksame und genaue Überwachung nicht durchgeführt werden.Accordingly, even though a sensor is installed on the blade to be used in monitoring the blade, since steady-state and non-steady-state conditions are repeated immediately in wind power generation unlike other power generation, effective and accurate monitoring cannot be performed become.

Außerdem kann im Fall der Offshore-Windenergieerzeugung, da ein Zugang zu dem Blatt gemäß einer Schwankung im Wetter oder Klima begrenzt ist, ein wirksames Management und eine wirksame Wartung des Blattes nicht durchgeführt werden, und somit kann eine umgehende Behandlung bei einer Beschädigung an dem Blatt nicht durchgeführt werden.In addition, in the case of offshore wind power generation, since access to the blade is limited due to fluctuations in weather or climate, effective management and maintenance of the blade cannot be performed, and hence prompt treatment in the event of damage to the blade can not be carried out.

Die US 2009/0 246 019 A1 zeigt beispielsweise ein Verfahren zum Monitoring einer Windkraftturbine mit faseroptischen Sensoren.The US 2009/0 246 019 A1 shows for example a method for monitoring a wind turbine with fiber optic sensors.

Um die Probleme zu lösen, ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darauf gerichtet, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts bereitzustellen, mit der Fähigkeit, die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung sicherzustellen und ein wirksames Management und eine wirksame Wartung des Blattes durchzuführen.To solve the problems, an object of the present invention is to provide an apparatus and method for monitoring a wind turbine blade with the ability to ensure the reliability of blade condition determination and to perform effective blade management and maintenance.

Diese Aufgabe wird mit den Mitteln der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This task is solved with the means of the independent claims. Preferred developments are the subject of the dependent claims.

Ein Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Umwandeln der Belastung eines Blattes in ein Moment; ein Erzeugen eines Referenzwerts basierend auf Designinformation des Blattes und statistischer Information des Moments; und ein Vergleichen des Moments mit dem Referenzwert und Bestimmen eines Zustands des Blattes.A method of monitoring a wind turbine blade in accordance with an aspect of the present invention includes converting the load on a blade to a moment; generating a reference value based on design information of the sheet and statistical information on the moment; and comparing the torque with the reference value and determining a state of the sheet.

In der vorliegenden Erfindung kann das Moment basierend auf physikalischen Eigenschaften eines Materials und Formmerkmalen des Blattes umgewandelt werden.In the present invention, the moment can be converted based on physical properties of a material and shape characteristics of the sheet.

In der vorliegenden Erfindung umfasst das Erzeugen des Referenzwerts ein Berechnen eines ersten Referenzwerts basierend auf Designinformation des Blattes; ein Berechnen eines zweiten Referenzwerts basierend auf statistischer Information des Moments; und ein Kombinieren des ersten Referenzwerts und des zweiten Referenzwerts, um den Referenzwert zu erzeugen.In the present invention, generating the reference value includes calculating a first reference value based on design information of the sheet; computing a second reference value based on statistical information of the moment; and combining the first reference value and the second reference value to generate the reference value.

In der vorliegenden Erfindung kann der erste Referenzwert durch Widerspiegeln eines Modellparameters in einer Designlast des Blattes berechnet werden.In the present invention, the first reference value can be calculated by reflecting a model parameter in a design load of the sheet.

In der vorliegenden Erfindung kann das Berechnen des zweiten Referenzwerts ein Berechnen einer Länge eines Normalabschnitts basierend auf einem Mittelwert und einer Standardabweichung des Moments; und ein Berechnen des zweiten Referenzwerts basierend auf dem Mittelwert des Moments und der Länge des Normalabschnitts umfassen.In the present invention, calculating the second reference value may include calculating a length of a normal section based on an average and a standard deviation of the torque; and calculating the second reference value based on the mean value of the moment and the length of the normal section.

Beim Berechnen der Länge des Normalabschnitts der vorliegenden Erfindung kann der Mittelwert und die Standardabweichung des Moments durch Widerspiegeln eines Mittelwerts und einer Standardabweichung der aktuellen Zeit in einem Mittelwert und einer Standardabweichung, die kumulativ zu der früheren Zeit berechnet wurden, erhalten werden.In calculating the length of the normal portion of the present invention, the mean and standard deviation of the moment can be obtained by reflecting an average and a standard deviation of the current time in an average and a standard deviation, which were calculated cumulatively to the earlier time.

In der vorliegenden Erfindung umfasst das Berechnen des zweiten Referenzwerts ein Vergleichen einer Leistung einer Windturbine mit einer Nennleistung, wenn die Belastung Daten sind, die an einer Druckseite oder einer Saugseite des Blattes gemessen wurden; und ein Widerspiegeln einer Schwankung in der Leistung der Windturbine oder einer Schwankung im Einstellwinkel des Blattes in der statistischen Information des Moments gemäß dem Vergleichsergebnis umfassen.In the present invention, calculating the second reference value includes comparing a wind turbine power to a rated power when the load is data measured on a pressure side or a suction side of the blade; and reflecting a fluctuation in the performance of the wind turbine or a fluctuation in the pitch angle of the blade in the statistical information of the moment according to the comparison result.

In der vorliegenden Erfindung kann die Schwankung in der Leistung der Windturbine in der statistischen Information des Moments widergespiegelt werden, wenn die Leistung der Windturbine die Nennleistung oder weniger ist, und die Schwankung im Einstellwinkel des Blattes kann in der statistischen Information des Moments widergespiegelt werden, wenn die Leistung der Windturbine größer als die Nennleistung ist.In the present invention, the fluctuation in the performance of the wind turbine can be reflected in the statistical information of the moment when the performance of the wind turbine is the rated power or less, and the fluctuation in the pitch angle of the blade can be reflected in the statistical information of the moment when the power of the wind turbine is greater than the nominal power.

In der vorliegenden Erfindung kann der Referenzwert einen Vorsichtsreferenzwert zum Bestimmen eines Vorsichtszustands des Blattes, einen Warnreferenzwert zum Bestimmen eines Warnzustands und einen Notreferenzwert zum Bestimmen eines Notzustands umfassen.In the present invention, the reference value may include a caution reference value for determining a caution state of the sheet, a warning reference value for determining a warning condition, and an emergency reference value for determining an emergency condition.

In der vorliegenden Erfindung kann das Verfahren ferner eine Alarmmitteilung des Zustands des Blattes umfassen, wenn der Zustand des Blattes einem beliebigen aus dem Vorsichtszustand, dem Warnzustand und dem Notzustand entspricht.In the present invention, the method may further include alerting the condition of the sheet when the condition of the sheet corresponds to any one of the caution, warning, and emergency conditions.

Eine Vorrichtung zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst eine Momentumwandlungseinheit, die konfiguriert ist, um die Belastung des Windturbinenblatts in ein Moment umzuwandeln; eine Zustandsbestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um das Moment mit einem Referenzwert zu vergleichen und einen Zustand des Blattes zu bestimmen; und eine Referenzwerterzeugungseinheit, die konfiguriert ist, um den Referenzwert basierend auf Designinformation des Blattes und statistischer Information des Moments zu erzeugen.A wind turbine blade monitoring device according to another aspect of the present invention includes a torque conversion unit configured to convert the load on the wind turbine blade to a torque; a state determination unit configured to compare the torque with a reference value and determine a state of the sheet; and a reference value generation unit configured to generate the reference value based on design information of the sheet and statistical information on the moment.

In der vorliegenden Erfindung kann die Momentumwandlungseinheit die Belastung in das Moment basierend auf physikalischen Eigenschaften eines Materials und Formmerkmalen des Blattes umwandeln.In the present invention, the torque conversion unit can convert the load to the torque based on physical properties of a material and shape characteristics of the sheet.

In der vorliegenden Erfindung kombiniert die Referenzwerterzeugungseinheit einen ersten Referenzwert, der basierend auf Designinformation des Blattes berechnet wurde, und einen zweiten Referenzwert, der basierend auf statistischer Information des Moments berechnet wurde, um den Referenzwert zu erzeugen.In the present invention, the reference value generation unit combines a first reference value calculated based on design information of the sheet and a second reference value calculated based on statistical information of the moment to generate the reference value.

In der vorliegenden Erfindung kann die Referenzwerterzeugungseinheit einen Modellparameter in einer Auslegungslast des Blattes widerspiegeln und den ersten Referenzwert berechnen.In the present invention, the reference value generation unit may reflect a model parameter in a design load of the sheet and calculate the first reference value.

In der vorliegenden Erfindung kann die Referenzwerterzeugungseinheit eine Länge eines Normalabschnitts basierend auf einem Mittelwert und einer Standardabweichung des Moments berechnen und den zweiten Referenzwert basierend auf dem Mittelwert des Moments und der Länge des Normalabschnitts berechnen.In the present invention, the reference value generation unit can calculate a length of a normal section based on an average and a standard deviation of the torque and calculate the second reference value based on the average of the moment and the length of the normal section.

In der vorliegenden Erfindung kann die Referenzwerterzeugungseinheit eine Schwankung in der Leistung der Windturbine oder eine Schwankung im Einstellwinkel des Blattes in der statistischen Information des Moments widerspiegeln, wenn die Belastung Daten sind, die an einer Druckseite oder Saugseite des Blattes gemessen wurden. In the present invention, the reference value generating unit may reflect a fluctuation in the performance of the wind turbine or a fluctuation in the pitch angle of the blade in the statistical information of the moment when the load is data measured on a pressure side or suction side of the blade.

In der vorliegenden Erfindung kann die Schwankung in der Leistung der Windturbine in dem Mittelwert und der Standardabweichung des Moments widergespiegelt werden, wenn die Leistung der Windturbine eine Nennleistung oder weniger ist, und die Schwankung im Einstellwinkel des Blattes kann in dem Mittelwert und der Standardabweichung des Moments widergespiegelt werden, wenn die Leistung der Windturbine größer als die Nennleistung ist.In the present invention, when the wind turbine power is a nominal power or less, the fluctuation in the wind turbine power can be reflected in the mean and the standard deviation of the torque, and the fluctuation in the pitch angle can be reflected in the mean and the standard deviation of the torque be reflected if the power of the wind turbine is greater than the nominal power.

In der vorliegenden Erfindung kann der Referenzwert einen Vorsichtsreferenzwert zum Bestimmen eines Vorsichtszustands des Blattes, einen Warnreferenzwert zum Bestimmen eines Warnzustands und einen Notreferenzwert zum Bestimmen eines Notzustands umfassen.In the present invention, the reference value may include a caution reference value for determining a caution state of the sheet, a warning reference value for determining a warning condition, and an emergency reference value for determining an emergency condition.

In der vorliegenden Erfindung kann die Zustandsbestimmungseinheit bestimmen, dass der Zustand des Blattes der Vorsichtszustand ist, wenn das Moment von dem Vorsichtsreferenzwert abweicht, bestimmen, dass der Zustand des Blattes der Warnzustand ist, wenn das Moment von dem Warnreferenzwert abweicht, und bestimmen, dass der Zustand des Blattes der Notzustand ist, wenn das Moment von dem Notreferenzwert abweicht.In the present invention, the state determination unit can determine that the state of the sheet is the caution state when the moment deviates from the caution reference value, determine that the state of the sheet is the warning state when the moment deviates from the warning reference value, and determine that the State of the sheet is the emergency state when the moment deviates from the emergency reference value.

In der vorliegenden Erfindung kann die Vorrichtung ferner eine Alarmeinheit umfassen, die konfiguriert ist, um warnend auf den Zustand des Blattes hinzuweisen, wenn der Zustand des Blattes einem beliebigen aus dem Vorsichtszustand, dem Warnzustand und dem Notzustand entspricht.In the present invention, the apparatus may further include an alarm unit configured to warn of the condition of the sheet when the condition of the sheet corresponds to any of the caution, warning, and emergency conditions.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous effects of the invention

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann, da der Referenzwert, der als eine Referenz der Blattzustandsbestimmung dient, gemäß der Blattdesigninformation und der statistischen Information des Moments erzeugt wird, die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung in einem stationären Zustand und einem nicht-stationären Zustand sichergestellt werden.According to the present invention, since the reference value serving as a reference of the sheet condition determination is generated according to the sheet design information and the statistical information of the moment, the reliability of the sheet condition determination can be ensured in a steady state and a non-steady state.

Außerdem kann gemäß der vorliegenden Erfindung, da ein Lernen der statistischen Information des Moments durchgeführt wird, ein Referenzwert mit höherer Zuverlässigkeit erzeugt werden, weil die statistische Information des Moments akkumuliert wird, und somit kann die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung verbessert werden.In addition, according to the present invention, since learning of the statistical information of the moment is performed, a reference value can be generated with higher reliability because the statistical information of the moment is accumulated, and thus the reliability of the sheet condition determination can be improved.

Wie oben beschrieben wird gemäß der vorliegenden Erfindung, da die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung verbessert werden kann, eine effizientes Management und eine effiziente Wartung des Blattes möglich.As described above, according to the present invention, since the reliability of sheet condition determination can be improved, efficient management and maintenance of the sheet becomes possible.

FigurenlisteFigure list

  • 1 ist eine Ansicht zum Erläutern einer Position, bei der die Belastung eines Blattes an einer Vorrichtung zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemessen wird; 1 11 is a view for explaining a position at which the load on a blade is measured on a wind turbine blade monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention;
  • 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Vorrichtung zur Überwachung des Windturbinenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 2nd 12 is a block diagram showing a configuration of the wind turbine blade monitoring device according to an embodiment of the present invention;
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Referenzwert-Erzeugungsvorgang eines Verfahrens zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 3rd FIG. 10 is a flowchart showing a reference value generation process of a method for monitoring a wind turbine blade according to an embodiment of the present invention;
  • 4 ist eine Ansicht, die beispielhaft einen Referenzwert und Moment-Messdaten zeigt, die durch 3 erzeugt wurden; 4th FIG. 12 is a view exemplarily showing a reference value and torque measurement data by 3rd were generated;
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Referenzwert-Erzeugungsvorgang des Verfahrens zur Überwachung des Windturbinenblatts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; 5 FIG. 12 is a flowchart showing a reference value generation process of the wind turbine blade monitoring method according to another embodiment of the present invention;
  • 6 und 7 sind Ansichten, um beispielhaft einen Referenzwert und Moment-Messdaten zu zeigen, die durch 5 erzeugt wurden; und 6 and 7 are views to exemplarily show a reference value and torque measurement data by 5 were generated; and
  • 8 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Blattzustandsbestimmungsvorgang des Verfahrens zur Überwachung des Windturbinenblatts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 8th FIG. 12 is a flowchart showing a blade state determination process of the wind turbine blade monitoring method according to the embodiment of the present invention.

Beschreibung von Ausführungsformen Description of embodiments

Hier werden nachstehend eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. In diesem Prozess können Dicken von Linien, Größen von Komponenten oder dergleichen, die in den Zeichnungen gezeigt werden, zwecks Klarheit und Zweckmäßigkeit der Beschreibung übertrieben sein. Außerdem werden Begriffe, die nachstehend zu beschreiben sind, unter Berücksichtigung von Funktionen in der vorliegenden Erfindung definiert, und können gemäß der Absicht oder dem Brauch eines Benutzers oder eines Bedieners geändert werden. Demgemäß werden Definitionen der Begriffe basierend auf dem gesamten Inhalt überall in der Beschreibung bereitgestellt.Hereinafter, an apparatus and a method for monitoring a wind turbine blade according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this process, thicknesses of lines, sizes of components or the like shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description. In addition, terms to be described below are defined taking into account functions in the present invention, and can be changed according to the intention or custom of a user or an operator. Accordingly, definitions of terms based on all content are provided throughout the description.

1 ist eine Ansicht zum Erläutern einer Position, bei der die Belastung eines Blattes an einer Vorrichtung zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gemessen wird. 1 10 is a view for explaining a position at which the load on a blade is measured on a wind turbine blade monitoring apparatus according to an embodiment of the present invention.

Wie in 1 gezeigt, werden im Allgemeinen Punkte, bei denen eine Belastungsmessung an dem Blatt durchgeführt wird, in eine Druckseite 110, eine Saugseite 120, eine Vorderkante 130 und eine Hinterkante 140 klassifiziert.As in 1 Generally, points where a stress measurement is made on the sheet are shown in a printed page 110 , a suction side 120 , a leading edge 130 and a trailing edge 140 classified.

Hier bedeutet die Druckseite 110 eine vordere Oberfläche des Blattes, die konfiguriert ist, um Wind aufzunehmen, und die Saugseite 120 bedeutet eine hintere Oberfläche des Blattes, die keinen Wind aufnimmt. Die Vorderkante 130 und die Hinterkante 140 entsprechen Eckpunkten der Druckseite 110 und der Saugseite 120 und nehmen Drehmoment auf.Here the print page means 110 a front surface of the blade configured to receive wind and the suction side 120 means a rear surface of the blade that does not absorb wind. The leading edge 130 and the trailing edge 140 correspond to corner points of the printed page 110 and the suction side 120 and take up torque.

2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Vorrichtung zur Überwachung des Windturbinenblatts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 2nd 10 is a block diagram showing a configuration of the wind turbine blade monitoring device according to the embodiment of the present invention.

Wie in 2 gezeigt, umfasst die Vorrichtung zur Überwachung des Windturbinenblatts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Lichtleiter-Sensoreinheit 10, eine optische Wellenlängenmesseinheit 20, eine Datendiagnose-Verarbeitungseinheit 30, eine Momentumwandlungseinheit 40, eine Betriebsinformations-Eingabeeinheit 50, eine Referenzwerterzeugungseinheit 60, eine Zustandsbestimmungseinheit 70, eine Speichereinheit 80 und eine Alarmeinheit 90.As in 2nd shown, the device for monitoring the wind turbine blade according to the embodiment of the present invention comprises a light guide sensor unit 10th , an optical wavelength measuring unit 20th , a data diagnosis processing unit 30th , a moment conversion unit 40 , an operational information input unit 50 , a reference value generation unit 60 , a state determination unit 70 , a storage unit 80 and an alarm unit 90 .

Die Lichtleiter-Sensoreinheit 10 umfasst eine Mehrzahl von Lichterleiter-Sensoren des Wellenlängen-Multiplexverfahrens (WDM), und jeder Lichterleiter-Sensor reflektiert einen Laser, der von einer Lichtquelle (nicht gezeigt) bei einer spezifischen Wellenlänge abgestrahlt wird, und überträgt den Laser an die optische Wellenlängenmesseinheit 20.The light guide sensor unit 10th includes a plurality of wavelength division multiplexing (WDM) light guide sensors, and each light guide sensor reflects a laser emitted from a light source (not shown) at a specific wavelength and transmits the laser to the optical wavelength measurement unit 20th .

Bezug nehmend auf 1 kann die Mehrzahl von Lichterleiter-Sensoren an der Druckseite 110, der Saugseite 120, der Vorderkante 130 und der Hinterkante 140 des Blattes in Intervallen von 90° installiert sein.Referring to 1 can the majority of light guide sensors on the pressure side 110 , the suction side 120 , the leading edge 130 and the trailing edge 140 of the blade must be installed at 90 ° intervals.

Die optische Wellenlängenmesseinheit 20 misst eine von der Lichterleiter-Sensoreinheit 10 reflektierte Wellenlänge, um eine Mehrzahl von Messdaten zu erzeugen, und überträgt die Daten an die Datendiagnose-Verarbeitungseinheit 30.The optical wavelength measurement unit 20th measures one of the light guide sensor unit 10th reflected wavelength to generate a plurality of measurement data and transmits the data to the data diagnosis processing unit 30th .

Hier kann die optische Wellenlängenmesseinheit 20 Messdaten bei jeder Messperiode erzeugen, und die Messperiode kann gemäß der Absicht eines Konstrukteurs und der Spezifikation des Lichterleiter-Sensors und der optischen Wellenlängenmesseinheit 20 verschieden ausgewählt werden. Beispielsweise kann die optische Wellenlängenmesseinheit 20 Messdaten alle 0,01 s (d.h., 100 Hz) erzeugen, um die Daten an die Datendiagnose-Verarbeitungseinheit 30 zu übertragen.Here the optical wavelength measuring unit 20th Generate measurement data every measurement period, and the measurement period can be according to the designer's intention and the specification of the light guide sensor and the optical wavelength measurement unit 20th can be selected differently. For example, the optical wavelength measuring unit 20th Generate measurement data every 0.01 s (ie, 100 Hz) to send the data to the data diagnostic processing unit 30th transferred to.

Die Datendiagnose-Verarbeitungseinheit 30 diagnostiziert, ob Fehlerdaten in der Mehrzahl der Messdaten vorhanden sind, die von der optischen Wellenlängenmesseinheit 20 eingegeben wurden, und wandelt die diagnostizierten Messdaten in eine Belastung um, wobei es sich um physikalische Daten handelt, um die Belastung an die Momentumwandlungseinheit 40 zu übertragen.The data diagnostic processing unit 30th diagnoses whether there is error data in the majority of the measurement data from the optical wavelength measurement unit 20th were entered, and converts the diagnosed measurement data into a load, which is physical data, the load to the torque conversion unit 40 transferred to.

Die Momentumwandlungseinheit 40 wandelt die von der Datendiagnose-Verarbeitungseinheit 30 eingegebene Belastung in ein äquivalentes Moment um, um das Moment an die Zustandsbestimmungseinheit 70 zu übertragen.The moment conversion unit 40 converts that from the data diagnosis processing unit 30th input load into an equivalent torque to the torque to the condition determination unit 70 transferred to.

In diesem Fall kann die Momentumwandlungseinheit 40 physikalische Eigenschaften (E) eines Materials und Formmerkmale (Izz, y) des Blattes in der Belastung (ε) widerspiegeln und wandelt diese in ein Moment (M) gemäß Gl. 1 um. M = ε E I z z y

Figure DE112012004529B4_0001
In this case, the torque conversion unit 40 physical properties (E) of a material and shape characteristics (Izz, y) of the sheet reflect in the load (ε) and convert them into a moment (M) according to Eq. 1 um. M = - ε E I. e.g. e.g. y
Figure DE112012004529B4_0001

Hier stellt M das Moment dar, ε stellt die Belastung dar, E stellt die physikalischen Eigenschaften eines Materials dar, Izz stellt das Trägheitsmoment dar und y stellt eine Wurzel eines Rotationsradius r (d.h., r

Figure DE112012004529B4_0002
) dar, wobei es sich um geometrische Information handelt.Here M represents the moment, ε represents the load, E represents the physical properties of a material, Izz represents the moment of inertia and y represents a root of a radius of rotation r (ie, r
Figure DE112012004529B4_0002
), which is geometrical information.

Da die Interpretation der Last der Windturbine in Einheiten des Moments durchgeführt wird, wird die gemessene Belastung in ein Moment umgewandelt, um für die Blattzustandsbestimmung verwendet zu werden.Since the interpretation of the load of the wind turbine is carried out in units of the moment, the measured load is converted into a moment in order to be used for the blade condition determination.

Das durch die Momentumwandlungseinheit 40 umgewandelte Moment wird in der Speichereinheit 80 gespeichert, um verwendet zu werden, um statistische Information des nächsten Moments zu erzeugen, was nachstehend ausführlich beschrieben wird.That through the moment conversion unit 40 converted moment is in the storage unit 80 stored to be used to generate statistical information of the next moment, which is described in detail below.

Die Betriebsinformations-Eingabeeinheit 50 empfängt die Betriebsinformation der Windturbine, um die Betriebsinformation an die Referenzwerterzeugungseinheit 60 zu übertragen. Hier umfasst die Betriebsinformation Information über die Leistung (Energie) der Windturbine und einen Einstellwinkel des Blattes.The operational information input unit 50 receives the operating information of the wind turbine to the operating information to the reference value generating unit 60 transferred to. Here, the operating information includes information about the power (energy) of the wind turbine and an angle of incidence of the blade.

Die Referenzwerterzeugungseinheit 60 erzeugt einen Referenzwert basierend auf der Designinformation des Blattes und der statistischen Information des durch die Momentumwandlungseinheit 40 umgewandelten Moments und liefert den Referenzwert an die Zustandsbestimmungseinheit 70.The reference value generation unit 60 generates a reference value based on the design information of the sheet and the statistical information of the torque conversion unit 40 converted torque and supplies the reference value to the state determination unit 70 .

Hier kann die Referenzwerterzeugungseinheit 60 einen ersten Referenzwert basierend auf der Designinformation des Blattes und einen zweiten Referenzwert basierend auf der statistischen Information des Moments berechnen und dann den ersten Referenzwert und den zweiten Referenzwert gemäß einer Gewichtung kombinieren, um einen endgültigen Referenzwert zu erzeugen.The reference value generation unit can be found here 60 calculate a first reference value based on the design information of the sheet and a second reference value based on the statistical information of the moment and then combine the first reference value and the second reference value according to a weighting to produce a final reference value.

Die Designinformation des Blattes kann die Designlast des Blattes umfassen, die in Einheiten des Moments bestimmt ist, und die Designlast kann eine maximale Designlast und eine minimale Designlast umfassen.The design information of the sheet may include the design load of the sheet, which is determined in units of the moment, and the design load may include a maximum design load and a minimum design load.

Die statistische Information des Moments kann einen Mittelwert und eine Standardabweichung des Moments umfassen, und der Mittelwert und die Standardabweichung des Moments kann aus einer Mehrzahl von Momentwerten, die sequentiell in der Speichereinheit 80 gespeichert sind, von der Momentumwandlungseinheit 40 berechnet werden.The statistical information of the moment may include a mean and a standard deviation of the moment, and the mean and the standard deviation of the moment may consist of a plurality of moment values that are sequential in the storage unit 80 are stored by the torque conversion unit 40 be calculated.

Außerdem bedeutet der Referenzwert einen Wert, der eine Referenz der Blattzustandsbestimmung ist, und er kann durch eine Mehrzahl von Referenzwerten gemäß einem Verfahren zum Definieren eines Zustands des Blattes gebildet werden.In addition, the reference value means a value that is a reference of the sheet condition determination, and it may be formed by a plurality of reference values according to a method for defining a condition of the sheet.

Wenn die Zustände des Blattes zumBeispiel als ein stationärer Zustand, ein Vorsichtszustand, ein Warnzustand und ein Notzustand gemäß einer Fehlerstufe definiert sind, kann der Referenzwert gebildet werden durch einen Vorsichtsreferenzwert zum Bestimmen, ob der Zustand der Vorsichtszustand ist, einen Warnreferenzwert zum Bestimmen, ob der Zustand der Warnzustand ist, und einen Notreferenzwert zum Bestimmen, ob der Zustand der Notzustand ist.For example, when the states of the sheet are defined as a steady state, a caution state, a warning state, and an emergency state according to an error level, the reference value can be formed by a caution reference value for determining whether the state is the caution state, a warning reference value for determining whether the State is the warning state, and an emergency reference value for determining whether the state is the emergency state.

Derweil kann beim Erzeugen des zweiten Referenzwerts basierend auf der statistischen Information des Moments die Referenzwerterzeugungseinheit 60 einen Referenzwert bei unterschiedlichen Verfahren gemäß einer Position erzeugen, in der die Belastung des Blattes gemessen wird.Meanwhile, when generating the second reference value based on the statistical information of the moment, the reference value generating unit 60 generate a reference value in different methods according to a position in which the load on the sheet is measured.

Insbesondere kann, wenn die Positionen, bei denen die Belastung gemessen wird, die Druckseite 110 und die Saugseite 120 des Blattes sind, die Referenzwerterzeugungseinheit 60 die Leistung der Windturbine und den Einstellwinkel des Blattes, die von der Betriebsinformations-Eingabeeinheit 50 eingegeben wurden, in der statistischen Information des Moments widerspiegeln, um den zweiten Referenzwert zu berechnen.In particular, if the positions at which the load is measured, the pressure side 110 and the suction side 120 of the sheet are the reference value generating unit 60 the power of the wind turbine and the pitch angle of the blade by the operational information input unit 50 were entered, reflecting the statistical information of the moment to calculate the second reference value.

Da die Druckseite 110 und die Saugseite 120 des Blattes durch eine Schubkraft unterschiedlich von der Vorderkante 130 und der Hinterkante 140 des Blattes beeinflusst werden, weisen die Druckseite 110 und die Saugseite 120 Merkmale abhängig von der Leistung der Windturbine und dem Einstellwinkel des Blattes auf. Because the print page 110 and the suction side 120 of the sheet by a pushing force different from the leading edge 130 and the trailing edge 140 of the sheet are affected, face the printed page 110 and the suction side 120 Features depend on the performance of the wind turbine and the setting angle of the blade.

Wie oben beschrieben wird ein spezifischer Prozess zur Erzeugung eines Referenzwerts unter Verwendung der Referenzwerterzeugungseinheit 60 ausführlich unter Bezugnahme auf 3 bis 7 beschrieben.As described above, a specific process for generating a reference value using the reference value generation unit 60 in detail with reference to 3rd to 7 described.

Die Zustandsbestimmungseinheit 70 vergleicht das Moment, das von der Momentumwandlungseinheit 40 eingegeben wurde, mit dem Referenzwert, der von der Referenzwerterzeugungseinheit 60 bereitgestellt wurde, um den Zustand des Blattes zu bestimmen.The state determination unit 70 compares the moment from the moment conversion unit 40 was entered with the reference value from the reference value generating unit 60 was provided to determine the condition of the sheet.

Zum Beispiel kann, wenn der Referenzwert den Vorsichtsreferenzwert, den Warnreferenzwert und den Notreferenzwert umfasst, die Zustandsbestimmungseinheit 70 das Moment mit dem Vorsichtsreferenzwert, dem Warnreferenzwert und dem Notreferenzwert vergleichen, um zu bestimmen, welcher Zustand von dem stationären Zustand, dem Vorsichtszustand, dem Warnzustand und dem Notzustand der Zustand des Blattes ist.For example, if the reference value includes the caution reference value, the warning reference value, and the emergency reference value, the state determination unit can 70 compare the moment with the caution reference value, the warning reference value, and the emergency reference value to determine which state of the steady state, the caution state, the warning state, and the emergency state is the state of the sheet.

Wenn bestimmt wird, dass das Blatt einem beliebigen aus dem Vorsichtszustand, dem Warnzustand und dem Notzustand entspricht, kann die Zustandsbestimmungseinheit 70 die Alarmeinheit 90 steuern, um eine geeignete Warnmitteilung auszuführen.If it is determined that the sheet corresponds to any one of the caution state, the warning state and the emergency state, the state determination unit can 70 the alarm unit 90 control to execute an appropriate warning message.

Wie oben beschrieben, wird der spezifische Prozess des Bestimmens des Zustands des Blattes und des Steuerns der Alarmeinheit 90 unter Verwendung der Zustandsbestimmungseinheit 70 nachstehend unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.As described above, the specific process of determining the state of the sheet and controlling the alarm unit 90 using the state determination unit 70 below with reference to 8th described.

Die durch die Momentumwandlungseinheit 40 umgewandelten Momente werden sequentiell in der Speichereinheit 80 gemäß einer Messzeit gespeichert.The through the moment conversion unit 40 converted moments are sequentially stored in the storage unit 80 saved according to a measurement time.

Die Alarmeinheit 90 gibt Information des Zustands des Blattes gemäß der Steuerung der Zustandsbestimmungseinheit 70 aus. Beispielsweise kann die Alarmeinheit 90 Information des stationären Zustands, des Vorsichtszustands, des Warnzustands und des Notzustands des Blattes ausgeben.The alarm unit 90 gives information of the state of the sheet according to the control of the state determination unit 70 out. For example, the alarm unit 90 Output information of the steady state, the precautionary state, the warning state and the emergency state of the sheet.

Die Alarmeinheit 90 kann den Zustand des Blattes durch eine Warnlampe (nicht gezeigt) oder eine Anzeigetafel (nicht gezeigt) anzeigen und ausgeben, oder den Zustand des Blattes unter Verwendung von Schall durch einen Lautsprecher (nicht gezeigt) oder dergleichen ausgeben.The alarm unit 90 may display and output the state of the sheet by a warning lamp (not shown) or a display board (not shown), or output the state of the sheet using sound through a speaker (not shown) or the like.

3 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Referenzwerterzeugungsvorgang eines Verfahrens zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 4 ist eine Ansicht, die beispielhaft einen Referenzwert und Moment-Messdaten zeigt, die durch 3 erzeugt wurden. 3rd 10 is a flowchart showing a reference generation process of a method for monitoring a wind turbine blade according to an embodiment of the present invention, and 4th FIG. 12 is a view exemplarily showing a reference value and torque measurement data by 3rd were generated.

3 zeigt einen Prozess zum Erzeugen eines Referenzwerts unter Verwendung der Referenzwerterzeugungseinheit 60, wenn eine Belastungsmessposition die Vorderkante 130 und die Hinterkante 140 des Blattes ist. 3rd FIG. 12 shows a process of generating a reference value using the reference value generation unit 60 when a load measurement position the leading edge 130 and the trailing edge 140 of the sheet is.

Wie in 3 gezeigt, berechnet die Referenzwerterzeugungseinheit 60 zuerst einen ersten Referenzwert basierend auf Designinformation des Blattes (S100) .As in 3rd shown, the reference value generation unit calculates 60 first a first reference value based on the design information of the sheet ( S100 ).

Insbesondere kann die Referenzwerterzeugungseinheit 60 einen Modellparameter in einer maximalen Designlast und einer minimalen Designlast des Blattes widerspiegeln, um einen ersten Referenzwert zu berechnen.In particular, the reference value generation unit 60 reflect a model parameter in a maximum design load and a minimum design load of the sheet to calculate a first reference value.

Wenn der erste Referenzwert zum Beispiel einen ersten Vorsichtsreferenzwert, einen ersten Warnreferenzwert und einen ersten Notreferenzwert umfasst, können der erste Vorsichtsreferenzwert (C1-max, C1-min), der erste Warnreferenzwert (W1-max, W1-min) und der erste Notreferenzwert (E1-max, E1-min) gemäß der folgenden Gl. 2 bis Gl. 4 berechnet werden. C l m a x = v 1 M D m a x ,   C I m i n = v 2 M D m i n

Figure DE112012004529B4_0003
W l m a x = v 3 M D m a x ,  W I m i n = v 4 M D m i n
Figure DE112012004529B4_0004
E l m a x = v 5 M D m a x ,  E I m i n = v 6 M D m i n
Figure DE112012004529B4_0005
For example, if the first reference value includes a first caution reference value, a first warning reference value, and a first emergency reference value, the first caution reference value (C 1-max , C 1-min ), the first warning reference value (W 1-max , W 1-min ) and the first emergency reference value (E 1-max , E 1-min ) according to the following Eq. 2 to Eq. 4 can be calculated. C. l - m a x = v 1 M D - m a x , C. I. - m i n = v 2nd M D - m i n
Figure DE112012004529B4_0003
W l - m a x = v 3rd M D - m a x , W I. - m i n = v 4th M D - m i n
Figure DE112012004529B4_0004
E l - m a x = v 5 M D - m a x , E I. - m i n = v 6 M D - m i n
Figure DE112012004529B4_0005

Hier stellen MD-max und MD-min eine maximale Designlast bzw. eine minimale Designlast des Blattes dar, und v1 bis v6 stellen Modellparameter dar. Die Modellparameter sind Parameter, die mit der maximalen Designlast und der minimalen Designlast multipliziert werden, die als ein Wert ausgewählt werden können, der 1σ, 2σ und 3σ auf der Standardnormalverteilung der Designlast entspricht.Here, M D-max and M D-min represent a maximum design load or a minimum design load of the sheet, and v 1 to v 6 represent model parameters. The model parameters are parameters that are multiplied by the maximum design load and the minimum design load, which can be selected as a value corresponding to 1σ, 2σ and 3σ on the standard normal distribution of the design load.

Zum Beispiel können v1 und v2 als 0,68 ausgewählt werden, was 1σ entspricht, v3 und v4 können als 0,95 ausgewählt werden, was 2σ entspricht, und v5 und v6 können als 0,99 ausgewählt werden, was 3σ entspricht. Diese Werte sind jedoch lediglich beispielhaft und die Modellparameter können als verschiedene Werte gemäß der Absicht eines Konstrukteurs oder der Spezifikation eines eingesetzen Blattes ausgewählt werden.For example, v 1 and v 2 can be selected as 0.68, which corresponds to 1σ, v 3 and v 4 can be selected as 0.95, which corresponds to 2σ, and v 5 and v 6 can be selected as 0.99, which corresponds to 3σ. However, these values are only exemplary and the model parameters can be selected as different values according to the designer's intention or the specification of a sheet used.

Derweil berechnet die Referenzwerterzeugungseinheit 60 einen zweiten Referenzwert basierend auf statistischer Information des Moments (S110).Meanwhile, the reference value generation unit calculates 60 a second reference value based on statistical information of the moment ( S110 ).

Insbesondere kann die Referenzwerterzeugungseinheit 60 eine Länge (Normalabstand; L) eines Normalabschnitts basierend auf einem Mittelwert und einer Standardabweichung des Moments und den zweiten Referenzwert basierend auf dem Mittelwert des Moments und der Länge L des Normalabschnitts berechnen.In particular, the reference value generation unit 60 calculate a length (normal distance; L) of a normal section based on an average value and a standard deviation of the torque and the second reference value based on the average value of the moment and the length L of the normal section.

Wenn der zweite Referenzwert zum Beispiel einen zweiten Vorsichtsreferenzwert, einen zweiten Warnreferenzwert und einen zweiten Notreferenzwert umfasst, kann der zweite Vorsichtsreferenzwert (C2-max, C2-min), der zweite Warnreferenzwert (W2-max, W2-min) und der zweite Notreferenzwert (E2-max, E2-min) gemäß den folgenden Gl. 5 bis Gl. 7 berechnet werden. C 2 m a x = M a v g + s 1 L C 2 m i n = M a v g s 2 L

Figure DE112012004529B4_0006
W 2 m a x = M a v g + s 3 L , W 2 m i n = M a v g s 4 L
Figure DE112012004529B4_0007
E 2 m a x = M a v g + s 5 L , E 2 m i n = M a v g s 6 L
Figure DE112012004529B4_0008
For example, if the second reference value includes a second caution reference value, a second warning reference value, and a second emergency reference value, the second caution reference value (C 2-max , C 2-min ), the second warning reference value (W 2-max , W 2-min ) and the second emergency reference value (E 2-max , E 2-min ) according to the following Eq. 5 to Eq. 7 can be calculated. C. 2nd - m a x = M a v G + s 1 L , C. 2nd - m i n = M a v G - s 2nd L
Figure DE112012004529B4_0006
W 2nd - m a x = M a v G + s 3rd L , W 2nd - m i n = M a v G - s 4th L
Figure DE112012004529B4_0007
E 2nd - m a x = M a v G + s 5 L , E 2nd - m i n = M a v G - s 6 L
Figure DE112012004529B4_0008

Hier stellt Mavg einen Mittelwert des Moments dar, L stellt eine Länge des Normalabschnitts dar und s1 bis s6 stellen statistische Parameter dar.Here M avg represents an average of the moment, L represents a length of the normal section and s 1 to s 6 represent statistical parameters.

Die statistischen Parameter sind Parameter, die mit der Länge des Normalabschnitts multipliziert werden, ähnlich dem oben erwähnten Modellparameter, der als ein Wert ausgewählt werden kann, der 1σ, 2σ und 3σ auf der Standardnormalverteilung des Moments entspricht. Diese Werte sind jedoch lediglich beispielhaft und die statistischen Parameter können als verschiedene Werte gemäß der Absicht eines Konstrukteurs oder einer Spezifikation des eingesetzten Blattes ausgewählt werden.The statistical parameters are parameters that are multiplied by the length of the normal section, similar to the model parameter mentioned above, which can be selected as a value corresponding to 1σ, 2σ and 3σ on the standard normal distribution of the moment. However, these values are only exemplary and the statistical parameters can be selected as different values according to the designer's intention or a specification of the sheet used.

Derweil ist die Länge L des Normalabschnitts ein Wert, um den zweiten Referenzwert im Wesentlichen zu bestimmen, der basierend auf dem Mittelwert und der Standardabweichung des Moments berechnet wird.Meanwhile, the length L of the normal section is a value to substantially determine the second reference value, which is calculated based on the mean value and the standard deviation of the torque.

Die Referenzwerterzeugungseinheit 60 kann den Mittelwert und die Standardabweichung des Moments addieren, die mit den proportionalen Konstanten k1 und k, multipliziert werden, um die Länge L des Normalabschnitts gemäß der folgenden Gl. 8 zu berechnen . L = k 1 M a v g + k 2 σ M

Figure DE112012004529B4_0009
The reference value generation unit 60 can add the mean and the standard deviation of the torque, which are multiplied by the proportional constants k 1 and k, by the length L of the normal section according to the following Eq. 8 to calculate. L = k 1 M a v G + k 2nd σ M
Figure DE112012004529B4_0009

Hier stellen Mavg und σM den Mittelwert bzw. die Standardabweichung des Moments dar und k1 und k2 stellen proportionale Konstanten dar. Die proportionalen Konstanten k1 und k2 können gemäß der Absicht eines Konstrukteurs verschieden ausgewählt werden. Zum Beispiel können k1 und k2 als 0,1 bzw. 0,9 ausgewählt werden.Here M avg and σ M represent the mean or standard deviation of the moment and k 1 and k 2 represent proportional constants. The proportional constants k 1 and k 2 can be selected differently according to the designer's intention. For example, k 1 and k 2 can be selected as 0.1 and 0.9, respectively.

Derweil kann die Referenzwerterzeugungseinheit 60 den Mittelwert und die Standardabweichung addieren, die kumulativ zu der aktuellen Zeit berechnet und mit den proportionalen Konstanten k1 und k2, multipliziert wurden, um die Länge L des Normalabschnitts gemäß der folgenden Gl. 9 zu berechnen. L = k 1 M a v g ( t ) + k 2 σ a v g ( t )

Figure DE112012004529B4_0010
Meanwhile, the reference value generation unit 60 add the mean and the standard deviation, which were calculated cumulatively at the current time and multiplied by the proportional constants k 1 and k 2 , by the length L of the normal section according to the following Eq. 9 to calculate. L = k 1 M a v G ( t ) + k 2nd σ a v G ( t )
Figure DE112012004529B4_0010

Hier stellen Mavg(t) und σavg(t) den kumulativ berechneten Mittelwert und die kumulativ berechnete Standardabweichung des Moments dar, und k1 und k2 stellen die proportionalen Konstanten dar.Here, M avg (t) and σ avg (t) represent the cumulatively calculated mean and the cumulatively calculated standard deviation of the moment, and k 1 and k 2 represent the proportional constants.

In diesem Fall können der Mittelwert und die Standardabweichung des Moments, die kumulativ zu der aktuellen Zeit berechnet wurden, das Moment und die Standardabweichung zu der aktuellen Zeit in dem Mittelwert und der Standardabweichung des Moments widergespiegelt aufweisen, die kumulativ zu der früheren Zeit gemäß den folgenden Gl. 10 und Gl. 11 berechnet wurden. M a v g ( t ) = ( t 1 ) M a v g ( t 1 ) + M t t

Figure DE112012004529B4_0011
σ a v g ( t ) = ( t 1 ) σ a v g ( t 1 ) + σ t t
Figure DE112012004529B4_0012
In this case, the mean and standard deviation of the moment calculated cumulatively at the current time may have the moment and the standard deviation at the current time reflected in the mean and the standard deviation of the moment cumulatively at the earlier time according to the following Eq. 10 and Eq. 11 were calculated. M a v G ( t ) = ( t - 1 ) M a v G ( t - 1 ) + M t t
Figure DE112012004529B4_0011
σ a v G ( t ) = ( t - 1 ) σ a v G ( t - 1 ) + σ t t
Figure DE112012004529B4_0012

Hier stellen Mavg(t) und σavg(t) den Mittelwert und die Standardabweichung des Moments dar, die kumulativ zu der aktuellen Zeit berechnet wurden, Mavg (t-1) undσavg (t-1) stellen den Mittelwert und die Standardabweichung des Moments dar, die kumulativ zu der früheren Zeit berechnet wurden, und M(t) und σ(t) stellen das Moment und die Standardabweichung der aktuellen Zeit dar.Here M avg (t) and σ avg (t) represent the mean and the standard deviation of the moment, which were calculated cumulatively at the current time, M avg (t-1) and σ avg (t-1) represent the mean and the Standard deviation of the moment, which were calculated cumulatively to the previous time, and M (t) and σ (t) represent the moment and the standard deviation of the current time.

Zur weiteren Bezugnahme kann σavg(t) gemäß der folgenden Gl. 12 berechnet werden. σ a v g ( t ) = M ( t ) 2 t M a v g ( t ) 2 t

Figure DE112012004529B4_0013
For further reference, σ avg (t) according to the following Eq. 12 can be calculated. σ a v G ( t ) = M ( t ) 2nd - t M a v G ( t ) 2nd t
Figure DE112012004529B4_0013

Wie oben beschrieben kann, wenn das Lernen der statistischen Information des Moments durchgeführt wird, ein Referenzwert mit höherer Zuverlässigkeit erzeugt werden, wenn die statistische Information des Moments akkumuliert wird, und somit kann die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung verbessert werden.As described above, when learning the statistical information of the moment is performed, a reference value with higher reliability can be generated when the statistical information of the moment is accumulated, and thus the reliability of the sheet condition determination can be improved.

Bezugnehmend erneut auf 3 kombiniert die Referenzwerterzeugungseinheit 60 den ersten Referenzwert und den zweiten Referenzwert gemäß der Gewichtung und erzeugt einen Endreferenzwert gemäß der folgenden Gl. 13 (S120) und stellt den Endreferenzwert der Zustandsbestimmungseinheit 70 zur Verfügung (S130).Referring again to 3rd combines the reference value generation unit 60 the first reference value and the second reference value according to the weighting and generates an end reference value according to the following Eq. 13 ( S120 ) and represents the final reference value of the state determination unit 70 to disposal ( S130 ).

Wenn der Referenzwert zum Beispiel den Vorsichtsreferenzwert, den Warnreferenzwert und den Notreferenzwert umfasst, können der Vorsichtsreferenzwert (Cmax, Cmin), der Warnreferenzwert (Wmax, Wmin) undderNotreferenzwert (Emax, Emin) jeweils gemäß den folgenden Gl. 13 bis Gl. 15 berechnet werden. C m a x = w 1 C 1 m a x + w 2 C 2 m a x ,   C m i n = w 1 C 1 m i n + w 2 C 2 m i n

Figure DE112012004529B4_0014
W m a x = w 1 W 1 m a x + w 2 W 2 m a x ,  W m i n = w 1 W 1 m i n + w 2 W 2 m i n
Figure DE112012004529B4_0015
E m a x = w 1 E 1 m a x + w 2 E 2 m a x ,  E m i n = w 1 E 1 m i n + w 2 E 2 m i n
Figure DE112012004529B4_0016
For example, if the reference value includes the caution reference value, the warning reference value, and the emergency reference value, the caution reference value (C max , C min ), the warning reference value (W max , W min ) and the emergency reference value (E max , E min ) can each be according to the following Eq. 13 to eq. 15 can be calculated. C. m a x = w 1 C. 1 - m a x + w 2nd C. 2nd - m a x , C. m i n = w 1 C. 1 - m i n + w 2nd C. 2nd - m i n
Figure DE112012004529B4_0014
W m a x = w 1 W 1 - m a x + w 2nd W 2nd - m a x , W m i n = w 1 W 1 - m i n + w 2nd W 2nd - m i n
Figure DE112012004529B4_0015
E m a x = w 1 E 1 - m a x + w 2nd E 2nd - m a x , E m i n = w 1 E 1 - m i n + w 2nd E 2nd - m i n
Figure DE112012004529B4_0016

Hier stellen w1 und w2 Gewichtungen dar, die mit dem ersten Referenzwert bzw. dem zweiten Referenzwert multipliziert werden.Here w 1 and w 2 represent weights that are multiplied by the first reference value and the second reference value, respectively.

Der Vorsichtsreferenzwert, der Warnreferenzwert, der Notreferenzwert und die Messdaten des Moments, die durch die Reihe von Prozessen erzeugt wurden, werden in 4 gezeigt. Es ist zu erkennen, dass, da die Vorderkante 130 und die Hinterkante 140 des Blattes Punkte aufweisen, bei denen das Drehmoment aufgenommen wird, ein Einfluss auf die Leistung der Windturbine oder die Schwankung im Einstellwinkel des Blattes nicht widergespiegelt wird.The caution reference value, the warning reference value, the emergency reference value and the measurement data of the moment generated by the series of processes are shown in 4th shown. It can be seen that because the leading edge 130 and the trailing edge 140 of the blade have points at which the torque is absorbed, an influence on the performance of the wind turbine or the fluctuation in the setting angle of the blade is not reflected.

Die Druckseite 110 und die Saugseite 120 des Blattes nehmen andererseits einen Einfluss der Leistung der Windturbine und des Einstellwinkels des Blattes auf, und der Referenzwert-Erzeugungsvorgang wird in diesem Fall unter Bezugnahme auf 5 und 6 beschrieben.The print page 110 and the suction side 120 of the blade, on the other hand, take an influence on the performance of the wind turbine and the pitch angle of the blade, and the reference value generation process in this case is described with reference to FIG 5 and 6 described.

5 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Referenzwert-Erzeugungsvorgang eines Verfahrens zur Überwachung eines Windturbinenblatts gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und 6 und 7 sind Ansichten, um beispielhaft einen Referenzwert und Moment-Messdaten zu zeigen, die durch 5 erzeugt wurden. 5 12 is a flowchart showing a reference value generation process of a method for monitoring a wind turbine blade according to another embodiment of the present invention, and 6 and 7 are views to exemplarily show a reference value and torque measurement data by 5 were generated.

5 zeigt einen Prozess zum Erzeugen eines Referenzwerts unter Verwendung der Referenzwerterzeugungseinheit 60, wenn eine Belastungsmessposition die Druckseite 110 und die Saugseite 120 des Blattes ist, und der Prozess wird unter Bezugnahme auf 5 mit Fokussierungsunterschieden von der oben erwähnten Ausführungsform beschrieben. 5 FIG. 12 shows a process of generating a reference value using the reference value generation unit 60 when a load measurement position the pressure side 110 and the suction side 120 of the sheet is, and the process is referenced to 5 described with focus differences from the above-mentioned embodiment.

Wie in 5 gezeigt, berechnet die Referenzwerterzeugungseinheit 60 zuerst einen ersten Referenzwert basierend auf Designinformation des Blattes (S200) . Da der Schritt der gleiche wie S100 der unter Bezugnahme auf 3 beschriebenen Ausführungsform ist, wird eine ausführliche Beschreibung desselben weggelassen.As in 5 shown, the reference value generation unit calculates 60 first a first reference value based on the design information of the sheet ( S200 ). Because the step is the same as S100 the referring to 3rd described embodiment, a detailed description thereof is omitted.

Als Nächstes empfängt die Referenzwerterzeugungseinheit 60 Betriebsinformation der Windturbine von der Betriebsinformations-Eingabeeinheit 50 (S210). Hier umfasst die Betriebsinformation Information der Leistung der Windturbine und eines Einstellwinkels des Blattes.Next, the reference value generation unit receives 60 Operating information of the wind turbine from the operating information input unit 50 ( S210 ). Here, the operating information includes information on the performance of the wind turbine and a setting angle of the blade.

Als nächstes vergleicht die Referenzwerterzeugungseinheit 60 die Leistung der Windturbine mit einer Nennleistung und bestimmt, ob die Leistung der Windturbine die Nennleistung oder weniger ist (S220).Next, the reference value generation unit compares 60 the power of the wind turbine with a nominal power and determines whether the power of the wind turbine is the nominal power or less ( S220 ).

Wenn die Leistung der Windturbine die Nennleistung oder weniger ist, spiegelt, da das Moment abhängig von der Leistung der Windturbine variiert wird, die Referenzwerterzeugungseinheit 60 eine Schwankung in der Leistung der Windturbine in der statistischen Information des Moments (S221) wider.If the power of the wind turbine is the nominal power or less, since the torque is varied depending on the power of the wind turbine, the reference value generation unit reflects 60 a variation in the performance of the wind turbine in the statistical information of the moment ( S221 ) contrary.

Wenn die Leistung der Windturbine andererseits größer als die Nennleistung ist, spiegelt, da das Moment abhängig von dem Einstellwinkel des Blattes variiert wird, die Referenzwerterzeugungseinheit 60 die Schwankung im Einstellwinkel des Blattes in der statistischen Information des Moments (S222) wider.On the other hand, if the power of the wind turbine is larger than the rated power, since the torque is varied depending on the pitch angle of the blade, the reference value generating unit reflects 60 the fluctuation in the angle of incidence of the blade in the statistical information of the moment ( S222 ) contrary.

Als nächstes berechnet die Referenzwerterzeugungseinheit 60 einen zweiten Referenzwert basierend auf der statistischen Information des Moments, in der die Schwankung in der Leistung der Windturbine oder die Schwankung im Einstellwinkel des Blattes widergespiegelt wird (S230).Next, the reference value generation unit calculates 60 a second reference value based on the statistical information of the moment at which the fluctuation in the performance of the wind turbine or the fluctuation in the angle of incidence of the blade is reflected ( S230 ).

Insbesondere kann die Referenzwerterzeugungseinheit 60 eine Länge (einen Normalabstand; L) eines Normalabschnitts basierend auf dem Mittelwert und der Standardabweichung des Moments berechnen, in der die Schwankung in der Leistung der Windturbine oder die Schwankung im Einstellwinkel des Blattes widergespiegelt wird, und den zweiten Referenzwert basierend auf dem Mittelwert des Moments, in dem die Schwankung in der Leistung der Windturbine oder die Schwankung im Einstellwinkel des Blatt widergespiegelt wird, und der Länge L des Normalabschnitts berechnen.In particular, the reference value generation unit 60 calculate a length (a normal distance; L) of a normal section based on the mean and the standard deviation of the moment in which the fluctuation in the performance of the wind turbine or the fluctuation in the pitch angle of the blade is reflected, and the second reference value based on the mean of the moment , in which the variation in the performance of the wind turbine or the variation in the pitch angle of the blade is reflected, and the length L of the normal section.

Wenn die Leistung der Windturbine zum Beispiel die Nennleistung oder weniger ist und der zweite Referenzwert einen zweiten Vorsichtsreferenzwert, einen zweiten Warnreferenzwert und einen zweiten Notreferenzwert umfasst, kann der zweite Vorsichtsreferenzwert (C2-max, C2-min), der zweite Warnreferenzwert (W2-max, W2-min) und der zweite Notreferenzwert (E2-max, E2-min) jeweils gemäß den folgenden Gl. 16 bis Gl. 18 berechnet werden. C 2 m a x = ( p ) = M a v g ( p ) + s 1 L ( p ) ,   C 2 m i n = ( p ) = M a v g ( p ) s 2 L ( p )

Figure DE112012004529B4_0017
W 2 m a x = ( p ) = M a v g ( p ) + s 3 L ( p ) ,  W 2 m i n = ( p ) = M a v g ( p ) s 4 L ( p )
Figure DE112012004529B4_0018
E 2 m a x = ( p ) = M a v g ( p ) + s 5 L ( p ) ,  E 2 m i n = ( p ) = M a v g ( p ) s 6 L ( p )
Figure DE112012004529B4_0019
For example, if the wind turbine power is nominal or less and the second reference value includes a second caution reference value, a second warning reference value, and a second emergency reference value, the second caution reference value (C 2-max , C 2-min ), the second warning reference value (W 2-max , W 2-min ) and the second emergency reference value (E 2-max , E 2-min ) each according to the following Eq. 16 to eq. 18 can be calculated. C. 2nd - m a x = ( p ) = M a v G ( p ) + s 1 L ( p ) , C. 2nd - m i n = ( p ) = M a v G ( p ) - s 2nd L ( p )
Figure DE112012004529B4_0017
W 2nd - m a x = ( p ) = M a v G ( p ) + s 3rd L ( p ) , W 2nd - m i n = ( p ) = M a v G ( p ) - s 4th L ( p )
Figure DE112012004529B4_0018
E 2nd - m a x = ( p ) = M a v G ( p ) + s 5 L ( p ) , E 2nd - m i n = ( p ) = M a v G ( p ) - s 6 L ( p )
Figure DE112012004529B4_0019

Hier stellt Mavg den Mittelwert des Moments dar, L stellt die Länge des Normalabschnitts dar, und s1 bis s6 stellen statistische Parameter dar. Außerdem bezieht sich p auf einen Parameter, der die Leistung der Windturbine darstellt.Here, M avg represents the mean of the moment, L represents the length of the normal section, and s 1 to s 6 represent statistical parameters. In addition, p refers to a parameter that represents the performance of the wind turbine.

Falls ein Parameter 9, der den Einstellwinkel des Blattes darstellt, durch den Parameter P ersetzt wird, kann, wenn die Leistung der Windturbine größer als die Nennleistung ist, der zweite Vorsichtsreferenzwert, der zweite Warnreferenzwert und der zweite Notreferenzwert durch das gleiche Verfahren berechnet werden.If a parameter 9 , which represents the pitch angle of the blade, is replaced by the parameter P, if the power of the wind turbine is larger than the rated power, the second caution reference value, the second warning reference value and the second emergency reference value can be calculated by the same method.

Derweil wird, da ein Verfahren zum Berechnen der Länge L des Normalabschnitts zu der Ausführungsform ähnlich ist, die unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wurde, mit der Ausnahme, dass der Mittelwert und die Standardabweichung des Moments als eine Funktion von p oder θ dargestellt werden, eine ausführliche Beschreibung desselben weggelassen.Meanwhile, since a method for calculating the length L of the normal portion is similar to the embodiment, referring to FIG 3rd with the exception that the mean and standard deviation of the torque are represented as a function of p or θ, a detailed description thereof is omitted.

Da die Referenzwerterzeugungseinheit 60, die den ersten Referenzwert und den zweiten Referenzwert gemäß der Gewichtung kombiniert, um eine Endreferenzwert zu erzeugen, und den Endreferenzwert an die Zustandsbestimmungseinheit 70 (S240 und S250) liefert, ebenfalls im Wesentlichen gleich S120 und S130 der Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 ist, wird eine ausführliche Beschreibung hiervon weggelassen.Because the reference value generation unit 60 that combines the first reference value and the second reference value according to the weighting to generate an end reference value and the end reference value to the state determination unit 70 ( S240 and S250 ), also essentially the same S120 and S130 of the embodiment with reference to FIG 3rd detailed description thereof is omitted.

Derweil werden der Vorsichtsreferenzwert, der Warnreferenzwert, der Notreferenzwert und die Moment-Messdaten, die durch die oben erwähnten Prozesse erzeugt wurden, in 6 und 7 gezeigt. 6 zeigt einen Referenzwert und Moment-Messdaten in Bezug auf die Druckseite 110, und 7 zeigt einen Referenzwert und Moment-Messdaten in Bezug auf die Saugseite 120.Meanwhile, the caution reference value, the warning reference value, the emergency reference value, and the moment measurement data generated by the above-mentioned processes are shown in FIG 6 and 7 shown. 6 shows a reference value and moment measurement data related to the print page 110 , and 7 shows a reference value and moment measurement data related to the suction side 120 .

Wie oben beschrieben kann, wenn der Referenzwert, der als eine Referenz der Blattzustandsbestimmung dient, gemäß der Blattdesigninformation und der statistischen Information des Moments erzeugt wird, die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung im stationären Zustand und im nicht-stationären Zustand sichergestellt werden.As described above, when the reference value serving as a reference of the sheet condition determination is generated according to the sheet design information and the statistical information of the moment, the reliability of the sheet condition determination in the steady state and in the non-steady state can be ensured.

8 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Blattzustandsbestimmungsvorgang des Verfahrens zur Überwachung des Windturbinenblatts gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. 8th FIG. 12 is a flowchart showing a blade state determination process of the wind turbine blade monitoring method according to the embodiment of the present invention.

Wie in 8 gezeigt, empfängt die Zustandsbestimmungseinheit 70 das Moment von der Momentumwandlungseinheit 40 (S300) und den Referenzwert von der Referenzwerterzeugungseinheit 60 (S310).As in 8th shown, receives the state determination unit 70 the moment from the moment conversion unit 40 ( S300 ) and the reference value from the reference value generation unit 60 ( S310 ).

Hier kann der Referenzwert einen Vorsichtsreferenzwert zum Bestimmen, ob der Vorsichtszustand vorhanden ist, einen Warnreferenzwert zum Bestimmen, ob der Warnzustand vorhanden ist, und einen Notreferenzwert zum Bestimmen, ob der Notzustand vorhanden ist, umfassen.Here, the reference value may include a caution reference value for determining whether the caution condition exists, a warning reference value for determining whether the warning condition exists, and an emergency reference value for determining whether the emergency condition exists.

Als nächstes vergleicht die Zustandsbestimmungseinheit 70 das Moment mit dem Referenzwert, um den Zustand des Blattes zu bestimmen.Next, the state determination unit compares 70 the moment with the reference value to determine the condition of the sheet.

Insbesondere prüft die Zustandsbestimmungseinheit 70, ob das Moment von einem oberen Grenzwert oder einem unteren Grenzwert des Vorsichtsreferenzwerts abweicht (S320), und bestimmt, dass der Zustand des Blattes der stationäre Zustand ist, wenn das Moment einem Wert zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert des Vorsichtsreferenzwerts entspricht (S330).In particular, the state determination unit checks 70 whether the torque deviates from an upper limit or a lower limit of the caution reference value ( S320 ), and determines that the state of the sheet is the steady state when the moment corresponds to a value between the upper limit value and the lower limit value of the caution reference value ( S330 ).

Wenn das Moment andererseits von dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert des Vorsichtsreferenzwerts abweicht, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 70, ob das Moment von dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert des Warnreferenzwerts abweicht (S340).On the other hand, if the torque deviates from the upper limit value or the lower limit value of the caution reference value, the state determination unit determines 70 whether the torque deviates from the upper limit or the lower limit of the warning reference value ( S340 ).

Wenn das Moment einem Wert zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert des Warnreferenzwerts entspricht, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 70, dass der Zustand des Blattes der Vorsichtszustand ist (S350).If the torque corresponds to a value between the upper limit value and the lower limit value of the warning reference value, the state determination unit determines 70 that the state of the sheet is the state of caution ( S350 ).

Wenn jedoch das Moment von dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert des Warnreferenzwerts abweicht, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 70, ob das Moment von dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert des Notreferenzwerts abweicht (S360).However, if the torque deviates from the upper limit or the lower limit of the warning reference value, the state determination unit determines 70 whether the moment deviates from the upper limit or the lower limit of the emergency reference value ( S360 ).

Wenn das Moment einem Wert zwischen dem oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert des Notreferenzwerts entspricht, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 70, dass der Zustand des Blattes der Warnzustand ist (S370).If the torque corresponds to a value between the upper limit value and the lower limit value of the emergency reference value, the state determination unit determines 70 that the condition of the sheet is the warning condition ( S370 ).

Wenn jedoch das Moment von dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert des Notreferenzwerts abweicht, bestimmt die Zustandsbestimmungseinheit 70, dass der Zustand des Blattes der Notzustand ist (S380).However, if the torque deviates from the upper limit or the lower limit of the emergency reference value, the state determination unit determines 70 that the state of the sheet is the state of emergency ( S380 ).

Wie oben beschrieben steuert, wenn der Zustand des Blattes als der Vorsichtszustand, der Warnzustand oder der Notzustand bestimmt wird, die Zustandsbestimmungseinheit 70 die Alarmeinheit 90, um eine geeignete Warnmitteilung auszuführen (S390).As described above, when the state of the sheet is determined as the caution state, the warning state or the emergency state, the state determination unit controls 70 the alarm unit 90 to issue an appropriate alert ( S390 ).

Wie oben beschrieben kann gemäß der Vorrichtung und dem Verfahren zur Überwachung des Windturbinenblatts der vorliegenden Erfindung, da der Referenzwert, der als eine Referenz der Blattzustandsbestimmung dient, gemäß der Blattdesigninformation und der statistischen Information des Moments erzeugt wird, die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung in dem stationären Zustand und dem nicht-stationären Zustand sichergestellt werden.As described above, according to the apparatus and method for monitoring the wind turbine blade of the present invention, since the reference value serving as a reference of the blade condition determination is generated according to the blade design information and the statistical information of the moment, the reliability of the blade condition determination in the steady state can be and the non-stationary state can be ensured.

Außerdem kann, da das Lernen der statistischen Information des Moments durchgeführt wird, der Referenzwert mit höherer Zuverlässigkeit erzeugt werden, wenn die statistische Information des Moments akkumuliert wird, und die Zuverlässigkeit der Blattzustandsbestimmung kann weiter verbessert werden. Demgemäß kann ein wirksames Management und eine wirksame Wartung des Blattes durchgeführt werden.In addition, since the learning of the statistical information of the moment is performed, the reference value can be generated with higher reliability when the statistical information of the moment is accumulated, and the reliability of the sheet condition determination can be further improved. Accordingly, effective management and maintenance of the blade can be performed.

Es wird für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen an den oben beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne vom Geist oder Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Somit ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung alle derartigen Modifikationen abdeckt, vorausgesetzt, dass sie in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made to the exemplary embodiments of the present invention described above without departing from the spirit or scope of the invention. Thus, the present invention is intended to cover all such modifications provided that they fall within the scope of the appended claims and their equivalents.

Claims (16)

Verfahren zur Überwachung eines Windturbinenblatts, das die folgenden Schritte umfasst: Umwandeln einer Belastung des Windturbinenblattes einer Windturbine, die zumindest das Windturbinenblatt umfasst, in ein Moment; Erzeugen eines Referenzwerts basierend auf Designinformation des Windturbinenblattes und statistischer Information des Moments; und Vergleichen des Moments mit dem Referenzwert und Bestimmen eines Zustands des Windturbinenblattes zum Ermöglichen eines effizienten Managements und einer effizienten Wartung des Windturbinenblattes, wobei das Erzeugen des Referenzwerts umfasst: Berechnen eines ersten Referenzwerts basierend auf Designinformation des Windturbinenblattes; Berechnen eines zweiten Referenzwerts basierend auf statistischer Information des Moments; und Kombinieren des ersten Referenzwerts und des zweiten Referenzwerts, um den Referenzwert zu erzeugen; und wobei das Berechnen des zweiten Referenzwertes umfasst: Vergleichen einer Leistung der Windturbine mit seiner Nennleistung, wobei die Belastung Daten sind, die an einer Druckseite oder einer Saugseite des Windturbinenblattes gemessen wurden.A method of monitoring a wind turbine blade, comprising the following steps: Converting a load on the wind turbine blade of a wind turbine, which comprises at least the wind turbine blade, into a moment; Generating a reference value based on design information of the wind turbine blade and statistical information on the moment; and Comparing the torque to the reference value and determining a state of the wind turbine blade to enable efficient management and maintenance of the wind turbine blade, the generation of the reference value comprising: Calculating a first reference value based on design information of the wind turbine blade; Calculating a second reference value based on statistical information of the moment; and Combining the first reference value and the second reference value to generate the reference value; and wherein calculating the second reference value comprises: Compare a power of the wind turbine to its nominal power, the load being data measured on a pressure side or a suction side of the wind turbine blade. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Moment basierend auf physikalischen Eigenschaften eines Materials und Formmerkmalen des Windturbinenblattes umgewandelt wird.Procedure according to Claim 1 , in which the torque is converted based on the physical properties of a material and shape characteristics of the wind turbine blade. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der erste Referenzwert durch Widerspiegeln eines Modellparameters in einer Designlast des Windturbinenblattes berechnet wird.Procedure according to Claim 1 , in which the first reference value is calculated by reflecting a model parameter in a design load of the wind turbine blade. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Berechnen des zweiten Referenzwerts umfasst: Berechnen einer Länge eines Normalabschnitts basierend auf einem Mittelwert und einer Standardabweichung des Moments; und Berechnen des zweiten Referenzwerts basierend auf dem Mittelwert des Moments und der Länge des Normalabschnitts.Procedure according to Claim 1 , wherein calculating the second reference value comprises: calculating a length of a normal section based on an average and a standard deviation of the torque; and calculating the second reference value based on the mean value of the moment and the length of the normal section. Verfahren gemäß Anspruch 4, bei dem beim Berechnen der Länge des Normalabschnitts der Mittelwert und die Standardabweichung des Moments durch Widerspiegeln eines Mittelwerts und einer Standardabweichung der aktuellen Zeit in einem Mittelwert und einer Standardabweichung, die kumulativ zu der früheren Zeit berechnet wurden, erhalten werden.Procedure according to Claim 4 , in which, when calculating the length of the normal section, the mean and the standard deviation of the moment by reflecting a mean and a Standard deviation of the current time in an average and a standard deviation, which were calculated cumulatively to the earlier time, can be obtained. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem eine Schwankung in der Leistung der Windturbine in der statistischen Information des Moments widergespiegelt wird, wenn die Leistung der Windturbine die Nennleistung oder weniger ist, und die Schwankung im Einstellwinkel des Windturbinenblattes in der statistischen Information des Moments widergespiegelt wird, wenn die Leistung der Windturbine größer als die Nennleistung ist.Procedure according to Claim 1 , where a fluctuation in the performance of the wind turbine is reflected in the statistical information of the moment when the performance of the wind turbine is the rated power or less, and the fluctuation in the setting angle of the wind turbine blade is reflected in the statistical information of the moment when the performance of the Wind turbine is larger than the nominal power. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem der Referenzwert einen Vorsichtsreferenzwert zum Bestimmen eines Vorsichtszustands des Windturbinenblattes, einen Warnreferenzwert zum Bestimmen eines Warnzustands und einen Notreferenzwert zum Bestimmen eines Notzustands umfasst.Procedure according to Claim 1 , wherein the reference value includes a caution reference value for determining a caution state of the wind turbine blade, a warning reference value for determining a warning condition, and an emergency reference value for determining an emergency condition. Verfahren gemäß Anspruch 1, das ferner ein warnendes Hinweisen auf den Zustand des Windturbinenblattes, wenn der Zustand des Windturbinenblattes einem beliebigen aus dem Vorsichtszustand, dem Warnzustand und dem Notzustand entspricht, umfasst.Procedure according to Claim 1 which further includes warning the state of the wind turbine blade when the state of the wind turbine blade corresponds to any one of the caution state, the warning state, and the emergency state. Vorrichtung zur Überwachung eines Windturbinenblatts einer Windturbine, umfassend: eine Momentumwandlungseinheit, die konfiguriert ist, um die Belastung des Windturbinenblatts in ein Moment umzuwandeln; eine Zustandsbestimmungseinheit, die konfiguriert ist, um das Moment mit einem Referenzwert zu vergleichen und einen Zustand des Windturbinenblattes zu bestimmen; und eine Referenzwerterzeugungseinheit, die konfiguriert ist, um den Referenzwert basierend auf Designinformation des Windturbinenblattes und statistischer Information des Moments zu erzeugen, wobei die Referenzwerterzeugungseinheit einen ersten Referenzwert, der basierend auf der Designinformation des Windturbinenblattes berechnet wurde, und einen zweiten Referenzwert, der basierend auf der statistischen Information des Moments berechnet wurde, kombiniert, um den Referenzwert zu erzeugen; wobei die Referenzwerterzeugungseinheit weiterhin eingerichtet ist, einen Vergleich einer Leistung der Windturbine mit seiner Nennleistung durchzuführen, wobei die Belastung Daten einer Messung an einer Druckseite oder einer Saugseite des Windturbinenblattes sind.Device for monitoring a wind turbine blade of a wind turbine, comprising: a torque converter configured to convert the load on the wind turbine blade to a moment; a condition determination unit configured to compare the torque with a reference value and determine a condition of the wind turbine blade; and a reference value generation unit configured to generate the reference value based on design information of the wind turbine blade and statistical information of the moment, the reference value generation unit having a first reference value calculated based on the design information of the wind turbine blade and a second reference value based on the statistical Information of the moment was calculated, combined to generate the reference value; wherein the reference value generation unit is further configured to carry out a comparison of a power of the wind turbine with its nominal power, the load being data of a measurement on a pressure side or a suction side of the wind turbine blade. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Momentumwandlungseinheit die Belastung in das Moment basierend auf physikalischen Eigenschaften eines Materials und Formmerkmalen des Windturbinenblattes umwandelt.Device according to Claim 9 , in which the torque conversion unit converts the load into the torque based on physical properties of a material and shape features of the wind turbine blade. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Referenzwerterzeugungseinheit einen Modellparameter in einer Designlast des Windturbinenblattes widerspiegelt und den ersten Referenzwert berechnet.Device according to Claim 9 , in which the reference value generation unit reflects a model parameter in a design load of the wind turbine blade and calculates the first reference value. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der die Referenzwerterzeugungseinheit eine Länge eines Normalabschnitts basierend auf einem Mittelwert und einer Standardabweichung des Moments und den zweiten Referenzwert basierend auf dem Mittelwert des Moments und der Länge des Normalabschnitts berechnet.Device according to Claim 9 , in which the reference value generating unit calculates a length of a normal section based on an average value and a standard deviation of the torque and the second reference value based on the average value of the moment and the length of the normal section. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der eine Schwankung in der Leistung der Windturbine im Mittelwert und der Standardabweichung des Moments widergespiegelt wird, wenn die Leistung der Windturbine eine Nennleistung oder weniger ist, und die Schwankung im Einstellwinkel des Windturbinenblattes im Mittelwert und der Standardabweichung des Moments widergespiegelt wird, wenn die Leistung der Windturbine ist größer als die Nennleistung ist.Device according to Claim 9 , in which a fluctuation in the wind turbine power is reflected in the mean and the standard deviation of the torque when the power of the wind turbine is a nominal power or less, and the fluctuation in the setting angle of the wind turbine blade is reflected in the mean and the standard deviation of the torque when the Power of the wind turbine is greater than the nominal power. Vorrichtung gemäß Anspruch 9, bei der der Referenzwert einen Vorsichtsreferenzwert zum Bestimmen eines Vorsichtszustandes des Windturbinenblattes, einen Warnreferenzwert zum Bestimmen eines Warnzustands und einen Notreferenzwert zum Bestimmen eines Notzustands umfasst.Device according to Claim 9 , in which the reference value comprises a caution reference value for determining a caution state of the wind turbine blade, a warning reference value for determining a warning state and an emergency reference value for determining an emergency state. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, bei der die Zustandsbestimmungseinheit bestimmt, dass der Zustand des Windturbinenblattes der Vorsichtszustand ist, wenn das Moment von dem Vorsichtsreferenzwert abweicht, bestimmt, dass der Zustand des Windturbinenblattes der Warnzustand ist, wenn das Moment von dem Warnreferenzwert abweicht, und bestimmt, dass der Zustand des Windturbinenblattes der Notzustand ist, wenn das Moment von dem Notreferenzwert abweicht.Device according to Claim 14 wherein the state determination unit determines that the state of the wind turbine blade is the caution state when the moment deviates from the caution reference value, determines that the state of the wind turbine blade is the warning state when the moment deviates from the warning reference value and determines that the state of the Wind turbine blade is the emergency state when the moment deviates from the emergency reference value. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, die ferner eine Alarmeinheit umfasst, die konfiguriert ist, um warnend auf den Zustand des Windturbinenblattes hinzuweisen, wenn der Zustand des Windturbinenblattes einen beliebigen aus dem Vorsichtszustand, dem Warnzustand und dem Notzustand entspricht. Device according to Claim 14 further comprising an alarm unit configured to warn of the state of the wind turbine blade when the state of the wind turbine blade corresponds to any one of the caution state, the warning state, and the emergency state.
DE112012004529.7T 2012-09-20 2012-09-20 Device for monitoring a wind turbine blade and method therefor Active DE112012004529B4 (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2012/007563 WO2014046316A1 (en) 2012-09-20 2012-09-20 Apparatus for monitoring status of wind turbine blades and method thereof
KRKR-10-2012-0104821 2012-09-20
KR10-2012-0104821 2012-09-20
KR1020120104821A KR101394323B1 (en) 2012-09-20 2012-09-20 Apparatus for monitoring wind turbine blade and method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
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Country Status (6)

Country Link
US (1) US20140236498A1 (en)
KR (1) KR101394323B1 (en)
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AU (1) AU2012388403B2 (en)
DE (1) DE112012004529B4 (en)
WO (1) WO2014046316A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114701185B (en) * 2022-01-11 2024-03-12 中材科技风电叶片股份有限公司 Blade preparation method

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005017054A1 (en) * 2004-07-28 2006-03-23 Igus - Innovative Technische Systeme Gmbh Method and device for monitoring the condition of rotor blades on wind turbines
GB2454253A (en) * 2007-11-02 2009-05-06 Insensys Ltd Monitoring strain on a wind turbine blade
US20090246019A1 (en) * 2007-05-04 2009-10-01 Mark Volanthen Wind turbine monitoring
US20100114502A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 General Electric Company System and method for article monitoring
US20100232963A1 (en) * 2006-08-18 2010-09-16 Insensys Limited Structural monitoring
US20110150649A1 (en) * 2008-05-13 2011-06-23 Jon Raymond White Monitoring of wind turbines
DE102011086608A1 (en) * 2010-11-17 2012-07-12 Suzlon Energy Gmbh Method for determining operating states of a wind turbine
EP2169221B1 (en) * 2008-09-25 2015-07-15 Senvion SE Method for monitoring a transmission system of a wind energy assembly

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7317260B2 (en) 2004-05-11 2008-01-08 Clipper Windpower Technology, Inc. Wind flow estimation and tracking using tower dynamics
BRPI0717277A2 (en) * 2006-10-02 2013-01-15 Clipper Windpower Technology wind turbine with blade pitch control to compensate for wind shear and wind misalignment
GB2448940B (en) * 2007-05-04 2009-10-14 Insensys Ltd Wind turbine monitoring
JP4994947B2 (en) * 2007-05-21 2012-08-08 三菱重工業株式会社 Wind power generator and yaw rotation drive method for wind power generator
JP5244502B2 (en) * 2008-08-25 2013-07-24 三菱重工業株式会社 Wind turbine operation restriction adjusting apparatus and method, and program
ES2383562T3 (en) * 2008-10-01 2012-06-22 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine condition monitoring method and system

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005017054A1 (en) * 2004-07-28 2006-03-23 Igus - Innovative Technische Systeme Gmbh Method and device for monitoring the condition of rotor blades on wind turbines
US20100232963A1 (en) * 2006-08-18 2010-09-16 Insensys Limited Structural monitoring
US20090246019A1 (en) * 2007-05-04 2009-10-01 Mark Volanthen Wind turbine monitoring
GB2454253A (en) * 2007-11-02 2009-05-06 Insensys Ltd Monitoring strain on a wind turbine blade
US20110150649A1 (en) * 2008-05-13 2011-06-23 Jon Raymond White Monitoring of wind turbines
EP2169221B1 (en) * 2008-09-25 2015-07-15 Senvion SE Method for monitoring a transmission system of a wind energy assembly
US20100114502A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 General Electric Company System and method for article monitoring
DE102011086608A1 (en) * 2010-11-17 2012-07-12 Suzlon Energy Gmbh Method for determining operating states of a wind turbine

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